Диссертация (1149666), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2.10 можно заметить, что суточные кривые склонения в 1887–1925 годах опережаютна 1 час суточный ход в другие периоды. Экстремумы кривых показаны пунктирными линиями.Этот сдвиг вызван различными стандартами времени в 19-м и 20-м веках. Всё дело в том, чтона первом этапе геомагнитных наблюдений ещё не было сформировано окончательного стандарта времени, соответствующего современному формату Всемирного времени (Universal Time —UT).
Как пишет Тясто [26]: “в геомагнитных исследованиях того времени встречались ссылкина “местное время”, “геттингенское время”, “среднее геттингенское время”, время с пометкой “р.м”, или “а.м”, и т.д.”. Гёттингенское время опережает современное (по Гринвичу) на 4030минут, то есть ∼1 час. Помимо этого измерения могли приводиться по местному времени, которое отличается от гёттингенского, или по астрономическому. Разница между ними составляет 12часов, так как астрономическое время начинается в полдень. Таким образом, зная, какое именно время использовалось в опеределённый период, можно перевести наблюдения в прошлом ксовременному UT формату времени.40500−5−20−40369 12 15UT, hour1832169 12 15UT, hour182140△D, min△H, nT20−10500−5−20−40369 12 15UT, hour1832169 12 15UT, hour1821△D, min△H, nT20−10Рисунок 2.11: Суточный ход горизонтальной компоненты (слева) и склонения (справа) вСанкт-Петербурге.
Верхние графики для 1870–1914 гг.; нижние для 1850–1862 (красным) и1954–1963 гг. (зеленым).Время, указанное в сборниках, не всегда соответствовало действительности. Учитывая, чтомагнитный полдень для станций в 19-м и 20-м веках (см. таблицу 2.2) меняется незначительно,надежнее проверить реальное время наблюдений по суточному ходу магнитных компонент впрошлом, сравнив его с современными наблюдениями.
На рис. 2.11 показаны усредненные за годсуточные вариации магнитных компонент в Санкт-Петербурге в разные периоды времени. Легкозаметить, что в 1870–1914 годах суточный ход горизонтальной компоненты имеет минимум в10 часов, в то время как по современным данным минимум H компоненты наблюдается в 9часов UT. В склонении минимум также сдвинут на 1 час вперёд, с 12 на 13 UT. Соответственно,опубликованные в сборниках наблюдения смещены на 1 час вперёд.
Мы предполагаем, что вуказанный период использовалось гёттингенское время. Для перевода в современный форматсоответствующие значения D и H компонент были сдвинуты на 1 час назад.3140500−5−20−40369 12 15UT, hour1821369 12 15UT, hour182140△D, min△H, nT20−10500−5−20−40369 12 15UT, hour1832169 12 15UT, hour1821△D, min△H, nT20−10Рисунок 2.12: Суточный ход горизонтальной компоненты (слева) и склонения (справа) вХельсинки. Верхние графики для 1844–1881 гг.; нижние для 1882–1897 (красным) и 1954–1963гг. (зеленым).В геомагнитных данных Санкт-Петербурга за 1850–1862 года, взятых с сайта Финского метеорологического института, время уже исправлено. В целом, это действительно так, но суточный ход в 1856-м году демонстрирует свиг на 2 часа вперёд относительно UT. Такая разницаможет быть вызвана тем, что наблюдения в этом году проводились по местному времени СанктПетербурга, которое опережает гёттингенское примерно на 1 час и, соответственно, UT на 2часа.
Сложно сказать, почему Неванлинна не скорректировал данные для этого года. До 1856-гогода наблюдения в Санкт-Петербурге производились по гёттингенскому астрономическому времени, а после — по среднему времени места. Вероятнее всего, это и послужило образованиюподобного сдвига в данных.На рис. 2.12 представлены аналогичные графики суточного хода H и D компонент геомагнитного поля в Хельсинки. В 1844–1881 годах минимумы в горизонтальной компоненте и склонении наблюдаются в 10 и 13 часов соответственно, вместо 9 и 12 часов UT по современнымнаблюдениям. Откуда следует, что данные Хельсинки в 1844–1881 годах также сдвинуты на 1час вперёд.Так как станции в Санкт-Петербурге и Хельсинки расположены близко по долготе, проверивсогласованность геомагнитных данных этих обсерваторий, можно обнаружить периоды расхож-32дений и сдвигов по времени. При отсутствии смещения данных относительно друг друга корреляция между ними должна быть больше, чем если бы между ними была задержка по времени.Корреляция вычислялась по изменениям геомагнитных компонент от часа к часу:spbδHhspb = Hh+1− HhspbhelδHhhel = Hh+1− HhhelhelhelТакже мы нашли коэффициенты корреляции между δHh+1и δHhspb и между δHh−1и δHhspb,то есть между данными со сдвигами +1 и −1 час.H, +1 day shiftH, no shiftH, −1 day shiftD, +1 day shiftD, no shiftD, −1 day shift0,80,4Rc0,60,20185018551860186518701875Year1880188518901895helРисунок 2.13: Коэффициенты корреляции Rc между δHhspb и δHh+1(данные Хельсинкиhelсдвинуты на час назад) — синий; между δHhspb и δHh−1(данные Хельсинки сдвинуты на часвперёд) — красный и между δHhspb и δHhhel — зелёный; аналогично для склонения.На рис.
2.13 показаны коэффициенты корреляции до внесения исправлений по времени, упоминавшихся ранее. Отчётливо видно, что с 1850-го по 1862-й год наибольшие значения имеет синяя кривая, означающая, что данные Хельсинки в этот период опережают петербургскиена 1 час. Исключение составляет 1856-й год, когда ситуация меняется на противоположную —данные Санкт-Петербурга опережают Хельсинки. В 1870–1881 годах наибольшая корреляциянаблюдается между данными без сдвига по времени — это тот период, когда оба ряда имеютодинаковое смещение на 1 час назад относительно UT.
С 1882-го по 1897-й год уже данныеСанкт-Петербурга опережают измерения в Хельсинки. На рис. 2.14 приведён тот же корреляционный анализ, но уже для исправленного времени наблюдений. В течение всего периода зеленаякривая (коэффициенты корреляции Rc между данными без сдвига) имеет наибольшие значения. Это свидетельствует о синхронности измерений в Хельсинки и Санкт-Петербурга как длясклонения, так и для горизонтальной компоненты. Исключение составляют коэффициенты корреляции Rc для склонения в 1851-м и для горизонтальной компоненты поля в 1881-м годах —33корреляция незначительно больше при лаге −1 час, то есть, наблюдения Санкт-Петербурга опе-режают Хельсинки. Но каждый из этих случаев наблюдается только в одной из компонент, авнесения отдельных поправок времени практически не увеличивает корреляцию.
Поэтому дополнительная корректировка времени для этих лет не требуется.H, +1 day shiftH, no shiftH, −1 day shiftD, +1 day shiftD, no shiftD, −1 day shift0,80,4Rc0,60,20185018551860186518701875Year1880188518901895helРисунок 2.14: Коэффициенты корреляции Rc между δHhspb и δHh+1(данные Хельсинкиhelсдвинуты на час назад) — синий; между δHhspb и δHh−1(данные Хельсинки сдвинуты на часвперёд) — красный и между δHhspb и δHhhel — зелёный после исправления времени; аналогичнодля склонения.В начале главы на рис. 2.10 мы показали, что измерения склонения в Екатеринбурге в 1887–1925 годах смещены на 1 час назад относительно UT. Аналогичный сдвиг присутствует и вгоризонтальной компоненте.
Нам не известно, какие корректировки времени внесены в данныеЕкатеринбурга, выложенные на сайте WDC for Edinburg. Время екатеринбургских измеренийменялось от года к году. Как пишет Птицына и соавторы [35], в 1841-м году использовалосьгёттингенское астрономическое время, в 1859-м — местное астрономическое время, в 1870-м— среднее время места. Поэтому можно предположить, что авторы оцифрованных данных допустили неточность при определении времени наблюдений в 1887–1930 годах, посчитав егосредним временем места, которое на 4 часа опережает UT.
Однако, измерения могли вестисьпо гёттингенскому времени, которое в Екатеринбурге опережает UT на 3 часа. Отсюда моглопоявиться излишнее смещение на 1 час назад. На рис. 2.10 данные изображены группами так,чтобы продемонстрировать противоположность вариаций склонения.
При детальном рассмотрении суточных кривых H и D геомагнитных компонент, становится ясно, что сдвиг на 1 час назаднаблюдается до 1931-го года включительно. Тот же вывод можно сделать, сравнив геомагнитныеданные Екатеринбурга и станции Де Билт — резкие возмущения большой амплитуды, носящиеобщепланетарный характер наблюдаются в Екатеринбурге на 1 час раньше вплоть до 1931-гогода.34Обобщим внесённые исправления времени наблюдений:• добавлен сдвиг на 1 час назад для Хельсинки в 1844–1881 годах ;• добавлен сдвиг на 2 часа назад для Санкт-Петербурга в 1856-м году ;• добавлен сдвиг на 1 час назад для Санкт-Петербурга в 1870–1914 годах;• добавлен сдвиг на 1 час вперёд для Екатеринбурга в 1887–1931 годах.2.3 Индексы геомагнитной активностиЗная поведение геомагнитной активности в определенный период, можно более надежно рассчитать суточный ход геомагнитных компонент.
В свою очередь, правильно рассчитанный суточный ход, позволяет лучше определять различные магнитные вариации, в том числе и вызванныеDPY токовой системой. О том, каким образом в нашем методе учитывается геомагнитная активность, будет рассказано в следующей главе. Здесь показано, какие индексы использованы внашем методе восстановления полярности ММП.В качестве основной меры геомагнитной активности был выбран индекс аа (antipodalamplitudes).
Он был введен Майо в 1972-м году [36] и вычисляется по K индексам двух антиподальных станций. В северном полушарии в Англии: Гринвич (1868–1925), Абингер (1926–1956) и Хартлэнд (с 1957). В южном полушарии в Австралии: Мельбурн (1868–1919), Туланги(1920–1979) и Канберра (с 1980). K индекс принимает значения от 0 до 9 в зависимости от максимальной амплитуды вариаций горизонтальной компоненты в трёхчасовом интервале. Затемзначения аа высчитываются по формуле:aaN,S = r(KN,S ) · wN,S1· (aaN + aaS )2где r(K) — масштабный коэффициент, дающий оценочное аа в нТл по значению K, и wN,Saa =— весовые коэффициенты, нормирующие аа с разных станций [37].
Безусловно, aa индекс —не идеальная мера геомагнитной активности. Так определение спокойного уровня, по которому затем вычислялись значения K, а, следовательно, и аа индекс, производилось вручную, тоесть имело субъективный характер. Более того, на всем интервале с 1868-го года по настоящеевремя эта процедура менялась, как сменялись и магнитометры, используемые для измерениягеомагнитного поля.
Всё это делает аа индекс весьма грубой оценкой геомагнитной активности. Однако, он обладает несколькими важными преимуществами. Временной ряд этого индексарассчитан с 3-х часовым разрешением и является самым продолжительным. То, что он определяется по магнитным возмущениям из разных полушарий, делает его планетарным (глобальным)индексом активности.35180aa − index1501209060300102030IHV405060Рисунок 2.15: Суточные значения aa и IHV(1d) индексов в нТл за 1953–1988 гг.Однако, доступны геомагнитные измерения и до 1868-го года, по которым можно восстанавливать секторную структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
